化石燃料フリーの再生可能エネルギー源は頻繁に変動し、安定して使用することが困難です。例えば太陽光発電は、地域によっては豊富な日照に恵まれているものの、余剰な太陽光を蓄えることができない場合、夜になると使用できなくなってしまいます。
オーストラリアに拠点を置く太陽光発電の専門企業であるRayGenは、この課題に取り組んでいます。同社はビクトリア州カーワープのパイロットプラントで最先端のエネルギー貯蔵システムを開発し、太陽光発電と太陽熱エネルギーの両方を利用して、地域の電力網に再生可能エネルギーを供給しています。
電力網が最も必要とするときに電力を供給
RayGenは大規模なミラーフィールドを使用して太陽エネルギーを収集し、太陽光発電によって電気に変換しています。ミラーで集められた太陽光は、太陽光タワーに送られて発電が行われます。この電力は、通常の方法で電力網に供給されるほか、エネルギー貯蔵の一形態として水を氷点近くまで冷却するためにも使用されます。
では、冷水はどのように太陽光発電を蓄えるのでしょうか？太陽電池は非常に高い集光率で運転されているため、大量の熱を発生させ、第二の水槽内の水を沸点に近い温度まで加熱するのに使用できます。この温度差により、有機ランキンサイクル（ORC - 別枠を参照 ）とアトラスコプコグループのターボエキスパンダ技術を使用することで、日没後でもいつでも発電することが可能になります。
「エネルギー貯蔵と聞くと、多くの人が最初にバッテリーを考えますが、12 〜 24 時間エネルギーを蓄えるとなると非常にコストがかかります。当社のエキスパンダは、電力網が最も必要とするときに熱エネルギーを電力に変換します」と、カリフォルニア州の Atlas Copco Mafi-Trench のマーケティングおよび研究開発マネジャー、Louis Mannは述べています。
「この工場のようにエネルギー貯蔵を使用する用途は世界中であまりありません」とLouisの同僚、セールスおよびアプリケーションエンジニア、Ysabel Murguiaは付け加えます。
左の画像 ：ターボエキスパンダ技術により、いつでも発電することができます。
右の画像 ：オーストラリアのRayGenのパイロットプラントでは、太陽光発電と太陽熱エネルギーの両方を利用して、地域の電力網に再生可能エネルギーを供給しています。（写真提供：RayGen Resources Pty Ltd.）
規模拡大へ
RayGenは、1980 年代までさかのぼる ORC ターボエキスパンダ技術の長年の実績を背景に、アトラスコプコにアプローチしました。パイロットプラントは 2022年に操業を開始し、初期段階での成功と世界のさまざまな地域の電力事業会社からの関心の高まりにより、より大きな規模での展開に向けた検討が進められています。
「パイロットプラントでは、ギアボックスと一体型のフレーム4のエキスパンダー発電機を構築しました」とYsabelは説明します。「フレーム4は中型の機械ですが、商用システムでは新たに開発された最大のフレームサイズが必要です。現在、RayGenと共同でフルスケールのソリューションを開発しています。」
将来を見据えたソリューション
本当の意味での実証は、商用規模で示されます。このタイプのエネルギー貯蔵が技術的に可能であるだけでなく、商業的にも実現可能であることを世界に示すためです。
「エネルギー転換全体で、これらの技術を規模の経済を通じて成立させるために、より大型の機械へと向かうトレンドがあります」とLouisは言います。
したがって、このパートナーシップは、廃棄物を最小限に抑えながら、より信頼性の高い安定した再生可能エネルギーを実現する、変革的な技術の実用化を後押ししています。
「このようなエネルギー貯蔵は一般的ではありませんが、再生可能エネルギー供給に対する世界の見方を変える可能性があります」と Ysabelは言います。
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